64 비트 Linux 및 64 비트 프로세서에서 32 비트 어셈블리 코드 실행하기 : 이상 현상을 설명하십시오.

Question

흥미로운 문제가 있습니다. 64 비트 시스템 & OS를 사용하고 32 비트 어셈블리 코드를 작성하는 것을 잊어 버렸습니다. 64 비트 코드를 작성하는 방법을 모르겠습니다.

Linux의 Gnu 어셈블러 (AT & T 구문) 용 x86 32 비트 어셈블리 코드입니다.

이제

//hello.S 
#include <asm/unistd.h> 
#include <syscall.h> 
#define STDOUT 1 

.data 
hellostr: 
    .ascii "hello wolrd\n"; 
helloend: 

.text 
.globl _start 

_start: 
    movl $(SYS_write) , %eax //ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 
    movl $(STDOUT) , %ebx 
    movl $hellostr , %ecx 
    movl $(helloend-hellostr) , %edx 
    int $0x80 

    movl $(SYS_exit), %eax //void _exit(int status); 
    xorl %ebx, %ebx 
    int $0x80 

    ret 

,이 코드는 & 32 비트 OS 바로 32 비트 프로세서에서 잘 실행해야합니까? 64 비트 프로세서는 32 비트 프로세서와 역 호환됩니다. 그래서, 그것은 또한 문제가되지 않을 것입니다. 이 문제는 64 비트 OS & 32 비트 OS에서 시스템 호출 호출 메커니즘의 차이로 인해 발생합니다. 왜 그런지 모르지만 그들은 32 비트 리눅스 & 64 비트 리눅스 사이의 시스템 호출 번호를 변경했습니다.

ASM은/unistd_32.h 정의

#define __NR_write  4 
#define __NR_exit   1 

ASM/unistd_64.h는 정의

#define __NR_write    1 
#define __NR_exit    60 

어쨌든 대신 직접 숫자의 매크로를 사용하여 돈을 지불한다. 올바른 시스템 호출 번호를 보장합니다.

내가 조립하면 & 링크 & 프로그램을 실행합니다.

$cpp hello.S hello.s //pre-processor 
$as hello.s -o hello.o //assemble 
$ld hello.o // linker : converting relocatable to executable 

인쇄되지 않음 helloworld.

은 GDB에서의 전시는 :

• 프로그램은 내가 GDB로 디버깅하는 방법을 모르는 코드 01

로 종료. 튜토리얼을 사용하여 디버깅을 시도하고 각 단계에서 레지스터 검사 명령으로 명령을 실행했습니다. 항상 "나와 함께 프로그램을 종료 01". 몇 가지 방법으로이 문제를 디버깅하는 방법을 보여 주면 좋을 것입니다.

(gdb) break _start 
Note: breakpoint -10 also set at pc 0x4000b0. 
Breakpoint 8 at 0x4000b0 
(gdb) start 
Function "main" not defined. 
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y 
Temporary breakpoint 9 (main) pending. 
Starting program: /home/claws/helloworld 

Program exited with code 01. 
(gdb) info breakpoints 
Num  Type   Disp Enb Address   What 
8  breakpoint  keep y 0x00000000004000b0 <_start> 
9  breakpoint  del y <PENDING>   main 

나는 strace을 실행 해 보았습니다.

execve("./helloworld", ["./helloworld"], [/* 39 vars */]) = 0 
write(0, NULL, 12 <unfinished ... exit status 1> 

1. 이 strace를의 출력에 write(0, NULL, 12) 시스템 호출의 매개 변수 설명 :이 출력입니까?
2. 무엇 정확히이보고 있나요? 정확히이 exitstatus = 1로 종료되는 이유를 알고 싶습니다.
3. gdb를 사용하여이 프로그램을 디버깅하는 방법을 보여줄 수 있습니까?
4. 시스템 호출 번호가 변경된 이유는 무엇입니까?
5. 이 컴퓨터에서이 프로그램을 올바르게 실행할 수 있도록이 프로그램을 적절하게 변경하십시오.

편집 :

폴 R의 답변을 읽은 후. 나는 내 파일 I이 32 비트 재배치 & 실행 ELF해야한다는 그에게 동의

claws@claws-desktop:~$ file ./hello.o 
./hello.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped 

claws@claws-desktop:~$ file ./hello 
./hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped 

를 확인했습니다. 그러나 그것은 나의 제 질문에 답하지 않습니다. 내 모든 질문은 여전히 ​​질문입니다. 이 사건에서 정확히 무슨 일이 일어 났습니까? 누군가 내 질문에 답하고이 코드의 x86-64 버전을 제공 할 수 있습니까?

Answer 1

기본적으로 64 비트 OS의 모든 것이 64 비트라고 가정합니다. 32 비트 버전의 #include (적절한 경우) (b) 32 비트 라이브러리와 링크 (c) 32 비트 실행 파일 만들기 (해당하는 경우)를 수행해야합니다. makefile을 가지고 있다면 makefile의 내용을 보여 주거나이 예제를 빌드하는 데 사용하는 명령을 사용하면 도움이 될 것입니다.

FWIW 나는 약간의 코드를 변경 (_start -> 주) :

#include <asm/unistd.h> 
#include <syscall.h> 
#define STDOUT 1 

    .data 
hellostr: 
    .ascii "hello wolrd\n" ; 
helloend: 

    .text 
    .globl main 

main: 
    movl $(SYS_write) , %eax //ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 
    movl $(STDOUT) , %ebx 
    movl $hellostr , %ecx 
    movl $(helloend-hellostr) , %edx 
    int $0x80 

    movl $(SYS_exit), %eax //void _exit(int status); 
    xorl %ebx, %ebx 
    int $0x80 

    ret 

이처럼 내장 :

: 우리가 32 비트 실행 파일을 가지고

$ gcc -Wall test.S -m32 -o test 

verfied

$ file test 
test: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.4, dynamically linked (uses shared libs), not stripped 

정상적으로 실행되는 것으로 나타납니다.

$ ./test 
hello wolrd 

Answer 2

Paul이 언급했듯이 64 비트 시스템에서 32 비트 바이너리를 빌드하려면 설치시 기본적으로 사용할 수없는 -m32 플래그를 사용해야합니다 (일부 64 비트 Linux 배포판에는 기본적으로 32 비트 컴파일러/링커/lib 지원이 포함되어 있지 않습니다.

반면에 코드를 64 비트로 빌드 할 수 있습니다.이 경우 64 비트 호출 규칙을 사용해야합니다. 이 경우, 시스템 콜 번호 %의 RAX에 간다, 그리고 인수 %의 RDI %의 RSI,와 % RDX 갈

편집 내가 이것을 발견 한 최고의 장소가 특별히 www.x86-64.org입니다

abi.pdf

Answer 3

64 비트 CPU는 32 비트 코드를 실행할 수 있지만 특수 모드를 사용해야합니다. 이 지침들은 모두 64 비트 모드에서 유효하기 때문에 64 비트 실행 파일을 만들지 못했습니다.

코드가 올바르게 빌드되어 gcc -m32 -nostdlib hello.S으로 실행됩니다. -m32은 __i386이므로 /usr/include/asm/unistd.h에 <asm/unistd_32.h>이 포함되어 있으며 int $0x80 ABI에 적합한 정수가 있기 때문입니다.

대 main 및 libc가 포함되거나 포함되지 않은 정적 실행 파일과 동적 실행 파일에 대한 자세한 내용은 Assembling 32-bit binaries on a 64-bit system (GNU toolchain)을 참조하십시오.당신이 바로 전화 번호를 사용했던 경우

$ file a.out 
a.out: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=973fd6a0b7fa15b2d95420c7a96e454641c31b24, not stripped 

$ strace ./a.out > /dev/null 
execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7ffd43582110 /* 64 vars */) = 0 
strace: [ Process PID=2773 runs in 32 bit mode. ] 
write(1, "hello wolrd\n", 12)   = 12 
exit(0)         = ? 
+++ exited with 0 +++ 

기술적으로, 코드뿐만 아니라 64 비트 모드에서 작동하도록 일어날 것 : What happens if you use the 32-bit int 0x80 Linux ABI in 64-bit code? 그러나 int 0x80는 64 비트 코드에서 사용하지 않는 것이 좋습니다. 실제로 32 비트 코드는 커널의 내 보낸 VDSO 페이지를 통해 호출해야하므로이를 지원하는 CPU에서 빠른 시스템 호출을 위해 sysenter을 사용할 수 있습니다.

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하지만 내 내 질문에 대답하지 않습니다. 이 경우 정확히 은입니까?

좋은 질문입니다. eax=1 리눅스에

, int $0x80에 관계없이, sys_exit(ebx) 어떤 모드 호출 프로세스가 있었다. 32 비트 ABI는 (커널은 i386을 ABI 지원없이 컴파일하지 않는 한) 64 비트 모드에서 사용할 수 있지만 그것을 사용하지 마십시오. 종료 상태는 movl $(STDOUT), %ebx입니다.

은 (BTW, unistd.h에 정의 된 STDOUT_FILENO 매크로있다,하지만 당신은 .S에서 #include <unistd.h>는 또한 유효 ASM 구문없는 C 프로토 타입을 포함 할 수 없기 때문에.)

공지 사항 unistd_32.h 및 __NR_write에서 __NR_exit 그 unistd_64.h 모두 1이므로 첫 번째int $0x80이 처리 과정을 종료합니다. 호출중인 ABI에 대해 잘못된 시스템 호출 번호를 사용하고 있습니다. 당신이 (즉, ABI 때문에 64 비트 프로세스가 사용할 것으로 예상되는) syscall를 호출했던 것처럼

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strace 것은, 그것을 잘못을 디코딩한다. What are the calling conventions for UNIX & Linux system calls on x86-64

eax=1/syscall는 write(rd=edi, buf=rsi, len=rdx)을 의미하며, strace가 잘못 int $0x80를 디코딩하는 방법이있다.

rdi 및 rsi는 0 (일명 NULL) _start 입장에 있으며, 코드는 movl $(helloend-hellostr) , %edx와 rdx=12 설정합니다.

리눅스는 execve 이후의 새로운 프로세스에서 레지스터를 0으로 초기화합니다. (ABI는 undefined라고 말하며, Linux는 정보 유출을 피하기 위해 0을 선택합니다). 정적으로 링크 된 실행 파일에서 실행되는 첫 번째 사용자 공간 코드는 _start입니다. 동적 실행 파일에서 동적 링커는 _start 전에 실행되고 레지스터에 가비지가 남습니다.

자세한 asm 링크는 x86 태그 위키를 참조하십시오.